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如何选择路由器开关电源适配器

2020-04-26 15:34:29      点击:
电源历来对于路由器的配备都至关重要,一个不匹配的电源会给路由器带来噩梦,不仅是影响到路由器的稳定,更是会关系到路由器的寿命。
一、什么叫开关电源?是从工作原理上来命名的。在工作过程中,开关电源是通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。其工作过程是外部输入交流电压------整流直流----开关变压器初级----升压到开关变压器次级----整流滤波输出。这就是开关电源命名的由来,天生它就具备两个特点:1、恒压输出,2、直流输出。对于路由器,恰恰这都是它需要的,更简化了电路板电源部分的设计,直接插上对应匹配参数的电源即可使用。
从它的原理和工作过程,可以看到里面隐含的几个重要点:晶体管开断频率、输入电压范围、输出最大电流、保护电流等。晶体管开断频率越高,那么得到的输出电流就会更纯波动就更小,输入电压100--240v就能适应全球电压,输出最大电流决定了它的功率,过流保护涉及到它自身和设备的安全。当然还有其它方面可以细说,但影响都没这么突出我们就此略过不提。根据原理,我们还可以看到,开关电源存在的问题比较明显的就是高频噪音。
上面说过开关电源的两个天生特点:恒压直流,就是说开关电源的输出是恒压,比如说参数标贴表明此电源是12v2a,意思就是说它的输出是直流12v电压,额定电流为2a。当然这个恒压是理论值,通常在接负载和空载下的电压测量值都会有一点差异,而且随着电流实际消耗大小的不同而不同。在一定负载情况下能做到恒压输出几乎不变的开关电源是没问题的,但问题是成本和需要。我们的路由器都可以在一定波动电压范围内正常工作,那么就没必要无限制地提高开关电源的成本和体积来满足理论值般的恒定。
一个开关电源具备全球电压都可用的输入电压范围,具备比较纯净的直流波形输出,具备在额定电流值的消耗内电压基本恒定,具备完整的过流保护电路,那么它就是一个合格的开关电源。当然工作过程中的发热量不能太大,因为过高的温度会妨碍元器件本身的电气稳定性和减短它的寿命,甚至影响它旁边的其他设备安全。
 
二、开关电源的分类。这也是基于构成上来说的,分为rcc电路和ic电路两种。因为开关电源不再采用线性电源的大变压器结构,所以整体上开关电源要比线性电源轻得多。线性电源采用的变压器的那些硅钢片,能不重么!
自振反激型变换器。RCC(Ring Choke Converter)由于其电路拓扑简洁,输出与输入电压电气隔离且不需要输出滤波电感,能高效提供多组直流输出,电压升降范围宽等特点而广泛应用于中小功率变换场合,也是容量一般低于50 W的电源经常使用的变换器。被广泛应用于手机充电器、路由器电源以及笔记本适配器等设备。RCC采用和PWM型变换器相对的一种驱动方式,开关的导通和关断不需要专门的触发电路,完全靠电路内部来完成。这种变换器有它独特的优势,即电路简单,具有较高的性价比。但是RCC电路如果用分立元件构成的话,典型电路元件数居然达到50多个,所以设计一种集成的RCC电源器件已成为现在的标准设计了。其典型电路:
它的优缺点:1、电路结构简单,价格成本低。2、自激式振荡,不需要设计辅助电源。3、随着输出电压或电流的变化,启动后,频率周期变化很大。4、转换的效率不高,不能做成大功率电源。5、噪声主要集中在低频段。
另一种ic电路,实际上就是采用电源管理ic来设计,成本高这是毫不疑问的,但它的优势也是明显,既用集成的ic芯片来代替rcc的次级,简化初级部分,可以让整个电源电路得到简化,输出的电流更纯净,节约更多的空间,让电源体积做得更小。可惜其由于成本限制,并没有大规模应用于路由器。其典型电路:
其优缺点:1、工作电压低。2、工作电流不大。3、封装尺寸小。4、完善的保护措施。5、耗电小及关闭电源功能。6、有电源工作状态信号输出。7、输出电压精度高。
 
三、开关电源的应用范围。开关电源具备它原理的优势,所以在小电流、小功率范围内得到了大面积的应用,造价低、可靠性高、电流特性好、适应性强等,都让它成为了路由器的不二选择。当然由于技术水平的不同做出来的开关电源也有质的差异。
在网络设备的应用中,尽管并不是开关电源一统天下,但在近年来却是一统天下。过去很多设备也有用交流输入的。比如国内的很多猫就是交流输入,随着电路板的工业设计规范,先后都在逐步抛弃交流输入的电源设计。交流电源由于其原理,就决定了它在输入电压的波动情况下不得不跟着波动,这对设备的使用是极为不利的,很多用户都经历了电压一低猫就重启不工作断网的现象。而且交流电源做不到宽范围的电压输入(理论上也能做但体积会更大成本也更高),不得不在网络这一块被淘汰。
但并不是所有的直流输出都是开关电源。最早的直流电源,就是一个变压器加上一个桥型整流电路构成直流输出,成本低廉。但在控制成本和体积要求下,它依然做不到输出电压随着输入电压的变化而恒定。当然它有它的应用范围,并不是说任何设备都不能用这种电源,只是说至少在路由器方面,这种电源已经非常不能适应要求了,当然山寨电源除外。
说到这个,顺便提一下这种电源的应用:无绳电话等音源方面,这种变压器然后桥型整流输出的直流电源应用是很广泛的,而且还非此不可,为什么呢?因为开关电源的高频开断工作原理会带来噪音,就会影响音源。音源类对于电流纯净度的要求是非常高的,说白了音质的表达就是一个电流纯净度在一定范围内的表达,没有纯净的电流做基础想要做好音质是不可能的。同时音源类功率变化范围也动态大,也不是开关电源的长项。但路由器不需要这个特征,比较而言,噪音不是他的致命缺陷,也不需要功率的频繁波动。
开关电源的输入电压范围不一定是100--240v,尽管全球的电压都在这个范围内。有很多电源是带有使用区域性的,比如说日本本土的很多开关电源都是100--120v输入,拿到国内的220v输入下立即冒烟烧毁。但绝大部分都是100--240v输入,这样的好处就是全球都可以应用不需要单独为某一地区特制。而且从全球大部分电源的生产来看,绝大部分made in china。自豪的背后也是一种悲哀啊,也就是china啊马南西亚啊这样的country才生产这种拼人力资源的产品,现阶段生意还日益艰难。
上面一再提到开关电源的成本低特性好,这是个相对概念。成本低是相对于更昂贵的电源而言的,但并不是说一个具备完整电路的开关电源成本很低。举例说一个5v2a电源,有人卖到8元。如果说它是真正的地道电源,那么他的成本是不可能8元能做到的!做一个开关电源不难,但做好一个开关电源,让各项参数都表现优秀,用料都经过严格挑选,产品都经过严格测试和认证,它的成本就不便宜。举一个简单的例子:做开关电源的保护电路和不做保护电路,差别的十来个元件不就是成本的增加?输出线的长短粗细不就是成本的增加?
 
四、开关电源的挑选参数原则。在挑选之前不得不再提一次开关电源的特性:恒压,这对于挑选很有帮助。为什么这么说呢?碰到很多人,总是不能理解开关电源,他们总认为开关电源比如说12v1a参数的,只要一通电,就会输出12v电压同时电流为1a,大谬矣!开关电源是一种恒压源,12v1a,是说它输出电压是12v,额定负载电流是1a,并不是说它不管负载需要多少电流它就一直拼命输出1a,而是根据负载的实际消耗电流而调整,可以是0.5a也可以是0.1a,这要视负载的电流消耗而定。也就是说它的电压输出是恒定的,电流是变动的!
“额定”,是指额定条件,比如说温度啊气压啊等额定条件下长期能稳定工作的电流,但并不是说上面的这个电流最大值就是1a,这要看工厂做这个电源所下的功夫,如果做得更好,它的最大电流就可以达到1.5a做的一般可能甚至额定电流就是它的最大电流,当然山寨的可能最大0.8a却给你标明1a。无非在最大电流值下,电源的整体寿命和稳定性会低于额定值。工厂不会给一个电源标明它的最大承载电流的,而只是在指定指标范围内合乎要求即是合格产品。
在开关电源电路中,还有一个很重要的东西:过流保护。这种情况时有发生,比如说当用户把额定功率小的电源用于实际功率大的设备,或者设备内部突然短路等情况,这个时候电流的消耗会高于其最大负载值,这个时候的结果就是要么烧掉电源本身要么烧毁机器再返回来烧毁电源本身。正是为了双方的安全,开关电源引入了过流保护的措施,即在电流负荷超过一定数值后,开关电源自我保护切断输出,从而保护设备和电源本身。这个过流保护值长方也不会标出,但它具体高于额定电流多少,用户是没法知道的,保守的厂家通常都做在最大负载电流值下一点点,但也有的放到额定电流的1.2倍,业内实际上好像也没有一个统一的标准。但不管怎么说,任何一个开关电源,都必须具备保护电路。
挑选开关电源就根据这个来,一是选择路由器原装的电源最省心,注意是最省心!配套的原装电源,都是经过严格测试和匹配的,用户就可以不用动任何脑筋,插上就使用。二是当没有原装的可选,或者说原装的额定条件不满足用户的实际使用环境时,就需要客户自己配置电源。这个配置电源的要求是什么呢?排除苛刻的使用环境,就参数来说,首先是电压必须合乎路由器的额定值要求,路由器是12v你就最好配置12v,如果实在找不到12v电源,也可以在12v上下波动一点进行选择,因为就路由器而言,输入电压都会有一个波动的适用范围,电路板上的电源ic都能在一定的电压范围内正常工作,再输出各组电压到各类需要的芯片。至于具体波动多少,要看电路板上的ic白皮书才知晓,但最保险的方法就是挑选路由器标明电压的开关电源,避免实验带来的损失,同时路由器标明的电压也是该机器最合适的电压。在确定电压以后,就要确定额定电流值了,电源挑选的电流参数一定不能小于路由器的额定电流!举例说路由器需要12v1a的额定电源,那么挑选的电源电流值就不能小于1a。当然严格来说,路由器标明的1a已经是在路由器实际功率最大值下还有余量的电源要求,也就是说一个标明12v1a的路由器,其实际最大消耗电流是不足1a的,标明的1a是已经留有余量的数值的,业界有一个约定俗成的规定:大于实际电流消耗的1.5---1.8倍。为了保险起见,我们就应该挑选不小于1a的电源。至于具体大于1a的是多少没有限定,只能说最低值就是1a,当然越大越好。
一说到越大越好,肯定就会有人问了:越大不是越会烧毁路由器么?麻烦再回头看一下开关电源的特性,它是恒压源,在工作的时候电流是根据负载的实际消耗而输出的,不是一插电就按照额定的电压电流拼命输出。12v5a的电源,插到12v1a的机器上面,它实际输出电流也不会超过1a!那接着就会有人问了:那这样的话越大岂不是越浪费么?客官,这就要辩证的看待问题了,越大额定电流确实会贵一些也确实会浪费,但在相同电压下额定电流越大的电源,就意味着电源的做工、用料、设计就会越好,那么用在需求低很多的路由器上,寿命就会也越长,工作也就越可靠!所以在相同电压情况下的不同电流的电源选择,只要电流不小于路由器的额定要求,剩下的就是看您的钱包状态和权衡结果!而不是电源够不够用能不能用的问题。电流越大越好的前提是电压和机器要求一致。
 
五、如何挑选开关电源。这是一个比较复杂的问题,因为不能拆开看,就不能知道电源的品质到底如何。做没做过流保护、够不够实际功率、电流特性是不是很平直等等,都没法直观看到,那就只能从外表看了。
    1、尽量选用大厂、原厂的开关电源。大厂的品质不是一早一夕创立出来的,其品质也毋庸置疑,只要是真正大厂的就值得信任。路由器原厂配套的电源,其功率匹配等,上面已经说过了可以很省心。
    2、是不是真正大厂、原厂。其实国外报刊评论说淘宝成了china最大的假货销售地,我也认同这个观点。一方面是确实有这样的商家,一方面是市场监管不力的原因,另一方面也是广大购买者不识货的原因。当然这不能全部把责任和损失归咎到消费者头上,不能因为不识货你就卖给我假货,但这个市场还毕竟存在,不管是销售者知情了故意还是不知情无意销售。可确实没有别的更好办法,只希望于都具备一双火眼金睛。看重量和外观。外观上主要是看标识,尽管有些标贴做的跟原厂大厂很相似,但毕竟不是一摸一样,这个仔细看就能发现。再看外壳和焊接工艺,外壳现在采用的基本都是磨砂面,山寨想要生产就得提高成本。大厂都是超声波焊接工艺,那种焊接不牢靠的肯定就不是了。再看重量,同样的rcc电源重量大的用料就肯定好(当然ic电源会轻一些但价格不是rcc能做到的),还有输出线的长度和粗细,电源输出线越长越粗,就能保证电源的电流足够,就越能保证在大电流负载下电压值下降的越少。比如说一根很细的输出线,不仅最大电流输出电线的承载不够,同时越长,在负载功率稍微变化的情况下,电压降越是厉害,这根本就没法保证开关电源恒压源的特性。
    3、尽量选用面向外单的电源。这不是自家人的问题,而是现实中确实面向外单的那些产品质量要比面向国内的好很多。同种电源,面向欧美和面向国内、面向非洲的质量绝对会不一样,那么反过来说,欧规、英规、美规等插头样式区分的电源肯定会比国标的质量要好,这是很悲哀的事情,不得不承认。
    4、瞬间短接电源两级测试有没有过载保护。电流超过电源的过流保护值,开关电源会切断输出,利用瞬间短接造成大电流输出,此时开关电源进入保护状态无输出电压,这个时候我们就可以测量得到结果。
    5、工作温度。在开关电源工作状态,不发热那肯定电源是坏的,但发热到烫手的地步肯定电源也不是好电源,原因前面已经提到过了。
    6、太便宜的电源绝对不是好电源。太贵的电源不一定是好电源,但太便宜的绝对不是好电源.